Kaip druska tirpina ledą ir sniegą

Jei gyvenate vietovėje, kur žiemą šaltą ir ledinę, greičiausiai druskos ant šaligatvių ir kelių esate patyrę. Taip yra todėl, kad druska naudojama ledui ir sniegui išlydyti ir neleisti jam vėl vėsti. Druska taip pat naudojama gaminant naminiai ledai. Abiem atvejais druska veikia mažindama lydymąsi arba užšalimą vandens taškas. Poveikis vadinamas "užšalimo taško depresija."

Įpildami druskos į vandenį, į vandenį pateksite ištirpusių pašalinių dalelių. Vandens užšalimo temperatūra sumažėja, kai pridedama daugiau dalelių, kol druska nustos tirpti. Stalo druskos tirpalui (natrio chloridas, NaCl) vandenyje, ši temperatūra yra -21 C (-6 F) kontroliuojamomis laboratorijos sąlygomis. Realiame pasaulyje, ant tikro šaligatvio, natrio chloridas gali ištirpinti ledą tik iki maždaug -9 C (15 F).

Užšalimo taško depresija yra koligatyvi vandens savybė. Koligatyvinė savybė priklauso nuo dalelių skaičiaus medžiagoje. Visi skysti tirpikliai su ištirpusiomis dalelėmis (tirpikliais) rodo koligatyviosios savybės

instagram viewer
. Kitos kolatyvinės savybės apima: virimo taško pakilimas, garų slėgio mažinimas ir osmosinis slėgis.

Natrio chloridas nėra vienintelė druska, naudojama ledui šalinti, ir tai nebūtinai yra geriausias pasirinkimas. Natrio chloridas ištirpsta į dvi rūšis dalelių: vienas natrio jonas ir vienas chlorido jonas kiekvienoje natrio chlorido molekulėje. Junginys, kuris į vandens tirpalą išskiria daugiau jonų, vandens užšalimo temperatūrą sumažins labiau nei druska. Pavyzdžiui, kalcio chloridas (CaCl2) ištirpsta į tris jonus (vieną iš kalcio ir du iš chlorido) ir sumažina vandens užšalimo tašką daugiau nei natrio chloridas.

Čia yra keletas įprastų apledėjimo junginių, taip pat jų cheminės formulės, temperatūros diapazonas, pranašumai ir trūkumai:

Nors kai kurios druskos tirpdo ledus efektyviau nei kitos, tai nebūtinai daro jas geriausiu pasirinkimu tam tikram naudojimui. Natrio chloridas naudojamas ledų gamintojams, nes jis yra nebrangus, lengvai prieinamas ir netoksiškas. Natrio chlorido (NaCl) vengiama sūdant kelius ir šaligatvius, nes natris gali kaupti ir sutrikdyti elektrolitų pusiausvyrą augaluose ir laukinėje gamtoje, be to, jis gali suerzinti automobilius. Magnio chloridas tirpdo ledą greičiau nei natrio chloridas, tačiau jis pritraukia drėgmę, o tai gali sukelti slidžias sąlygas. Druskos pasirinkimas ledui tirpinti, be jos optimalios temperatūros, priklauso ir nuo kainos, prieinamumo, poveikio aplinkai, toksiškumo ir reaktyvumo.